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柔性制造系统核心技术及发展趋势

柔性制造系统(FMS)系指具备自动化限

度高制造系统。当前所谈及FMS普通是指

在批量切削加工中以先进自动化和高水平

柔性为目的制造系统。随着社会对产品多

样化、低制导致本及短制造周期等需求日

趋迫切，FMS发展颇为迅速，并且由于微电

子技术、计算机技术、通信技术、机械与

控制设备发展，也促使柔性制造技术日臻

成熟，80年代后，制造业自动化进入一种

崭新时代，即基于计算机集成制造(CIMS)

时代，FMS已成为各工业化国家机械制造自

动化研制发展重点。

一、规模

按规模大小FMS可分为如下4类：

1.柔性制造单元(FMC)

FMC问世并在生产中使用约比FMS晚

6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器

人、数控机床及物料运送存贮设备构成，

具备适应加工多品种产品灵活性。FMC可视

为一种规模最小FMS，是FMS向便宜化及小

型化方向发展和一种产物，其特点是实现

单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应

用阶段。

2.柔性制造系统(FMS)

普通涉及4台或更多台全自动数控机

床(加工中心与车削中心等)，由集中控制

系统及物料搬运系统连接起来，可在不断

机状况下实现多品种、中小批量加工及管

理。

3.柔性制造线(FML)

它是处在单一或少品种大批量非柔性

自动线与中小批量多品种FMS之间生产

线。其加工设备可以是通用加工中心、CNC

机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，

对物料搬运系统柔性规定低于FMS，但生产

率更高。它是以离散型生产中柔性制造系

统和持续生产过程中分散型控制系统(DCS)

为代表，其特点是实现生产线柔性化及自

动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实

用化阶段。

4.柔性制造工厂(FMF)

FMF是将多条FMS连接起来，配以自动

化立体仓库，用计算机系统进行联系，采

用从订货、设计、加工、装配、检查、运

送至发货完整FMS。它涉及了CAD/CAM，并

使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，

实现生产系统柔性化及自动化，进而实现

全厂范畴生产管理、产品加工及物料贮运

进程全盘化。FMF是自动化生产最高水平，

反映出世界上最先进自动化应用技术。它

是将制造、产品开发及经营管理自动化连

成一种整体，以信息流控制物质流智能制

造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔

性化及自动化。

二、核心技术

1.计算机辅助设计

将来CAD技术发展将会引入专家系

统，使之具备智能化，可解决各种复杂问

题。当前设计技术必威体育精装版一种突破是光敏立

体成形技术，该项新技术是直接运用CAD

数据，通过计算机控制激光扫描系统，将

三维数字模型提成若干层二维片状图形，

并按二维片状图形对池内光敏树脂液面进

行光学扫描，被扫描到液面则变成固化塑

料，如此循环操作，逐级扫描成形，并自

动地将分层成形各片状固化塑料粘合在一

起，仅需拟定数据，数小时内便可制出精

准原型。它有助于加快开发新产品和研制

新构造速度。

2.模糊控制技术

模糊数学实际应用是模糊控制器。近

来开发出高性能模糊控制器具备自学习功

能，可在控制过程中不断获取新信息并自

动地对控制量作调节，使系统性能大为改

进，其中特别以基于人工神经网络自学办

法更引起人们极大关注。

3.人工智能、专家系统及智能传感器

技术

迄今，FMS中所采用人工智能大多指基

于规则专家系统。专家系统运用专家知识

和推理规则进行推理，求解各类问题(如解

释、预测、诊断、查找故障、设计、筹

划、监视、修复、命令及控制等)。由于专

家系统能简便地将各种事实及经验证过理

论与通过经验获得知识相结合，因而专家

系统为FMS诸方面工作增强了柔性。展望

将来，以知识密集为特性，以知识解决为

手段人工智能(涉及专家系统)技术必将在

FMS(特别智能型)中起着核心性作用。人工

智能在将来FMS中将发挥日趋重要作用。

当前用于FMS中各种技术，预测最有发展

前程仍是人工智能。预测到21世纪初，人

工智能在FMS中应用规模将要比当前大4

倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融

入制造过程各个环节，借助模仿专家